[发明专利]一种次氯酸钠电催化5-HMF制备FDCA的方法

说明书

本发明公开了一种次氯酸钠电催化5‑HMF制备FDCA的方法，其特征在于该方法是：在常温下将5‑HMF、次氯酸钠和碱性溶液搅拌均匀后得到混合溶液，混入阳极电解池中；再取与所述混合溶液等体积且与所述混合溶液中碱性溶液溶质等摩尔浓度的碱性溶液加入到阴极电解池中；以阳极材料作为阳极电极，在1.0‑2.0V的电势下反应1~12h，得到FDCA。本发明首次以次氯酸钠及其电解的有效氯成分作为氧化剂，以廉价金属和金属化合物为阳极电极和氧化反应催化剂代替了传统的贵金属基电极材料催化剂，以常温常压的温和电氧化反应取代了传统的高温高压的热催化反应，大大降低了成本，简化了反应过程，节约了能源，进一步提高了5‑HMF的转化率，FDCA的产率和选择性接近，促进了FDCA的工业化生产。

技术领域

本发明涉及精细化工及电化学领域，具体是一种次氯酸钠电催化5-HMF制 备FDCA的方法。

背景技术

目前，随着煤、石油和天然气等化石燃料日趋减少及世界人口的快速增长， 开发可再生和具有可持续发展的生物质燃料和化学品迫在眉睫。木质纤维素是 自然界中一种丰富、廉价且可再生的资源，它可以被用来制备一些糖类衍生物， 进而可以进一步合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)。5-HMF是一种制备生物质可再生 化学品和燃料的重要中间体。

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是5-HMF经过氧化反应生成的一种呋喃类的衍生 物。它是一种合成呋喃基聚酯和精细化学品的绿色单体，而且被认为是用于建 立未来“绿色”化学工业的12种基础化合物之一，具有极大的潜在应用价值。

鉴于FDCA的这种潜在应用价值，开发绿色、廉价的5-HMF氧化制备FDCA 新方法具有重要意义。传统的5-HMF氧化制备FDCA，主要采用TEMPO作为 氧化剂，贵金属金、钯、铂等作为催化剂(Catal.Lett.,2011,141(12),1752.Green Chem.,2011,13(4),824.GreenChem.,2013,15(8),2240.)。这些方法存在氧化剂 和催化剂成本较高且易失活等缺点。近年来也有采用双氧水或者氧气作为氧化 剂，非贵金属铁和铜作为催化剂的报导，降低了反应成本，但是产物收益并不 理想，且多数反应条件为高温高压，比较苛刻(ACS Catalysis,2015,5(11): 6529-6544.)。随着科技的进步，采用电催化氧化5-HMF制备FDCA作为一种新型的合成方法已经被人所关注，但是昂贵的贵金属催化剂和较低的产率，也阻 碍了其用于大规模的工业化生产。综上所述，如今急需一种采用温和的反应条 件和廉价的催化剂进行氧化5-HMF制备FDCA的方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种次氯酸钠电 催化5-HMF制备FDCA的方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种次氯酸钠电催化5-HMF 制备FDCA的方法，其特征在于该方法是：在常温下将5-HMF、次氯酸钠和碱 性溶液搅拌均匀后得到混合溶液，混入阳极电解池中；再取与所述混合溶液等 体积且与所述混合溶液中碱性溶液溶质等摩尔浓度的碱性溶液加入到阴极电解 池中；以阳极材料作为阳极电极，在1.0-2.0V的电势下反应1～12h，得到FDCA。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：首次以次氯酸钠及其电解的有效 氯成分作为氧化剂，以廉价金属和金属化合物为阳极电极和氧化反应催化剂代 替了传统的贵金属基电极材料催化剂，以常温常压的温和电氧化反应取代了传 统的高温高压的热催化反应，大大降低了成本，简化了反应过程，节约了能源， 进一步提高了5-HMF的转化率，FDCA的产率和选择性接近，促进了FDCA的 工业化生产。5-HMF的转化率达到100％，6个小时内FDCA的产率达到99％以 上，选择性接近100％。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明， 不限制本申请权利要求的保护范围。